專利名稱：一種石英玻璃原料的提純方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)方法，具體涉及一種石英玻璃原料的提純方法。
背景技術(shù)：
太陽能是一種可再生能源，國家出臺了《中華人民共和國可再生能源法》。根據(jù)計算，太陽每秒鐘將80萬千瓦的能量送到地球，如果把地球表面0. 的太陽能轉(zhuǎn)為電能，轉(zhuǎn)變率為5%，那么每年發(fā)電量可達5. 6X 1012千瓦時，相當(dāng)于目前全世界能耗的40倍。太陽能以其環(huán)保、經(jīng)濟、能源再生性等優(yōu)勢逐漸走進大眾的視野，石英坩堝是太陽能單晶硅熔煉爐的關(guān)鍵配套材料。為越來越多的人們所認(rèn)識和接受。單晶硅熔煉工作原理是利用電熱感應(yīng)爐快速升溫，使裝填在石英坩堝內(nèi)的塊狀多晶硅原料(硅熔點為1410°C，爐內(nèi)最高工作溫度可達1550°C)熔融后，根據(jù)設(shè)定使硅溶液結(jié)晶形成單晶硅固態(tài)制品，這種工作過程要求作為高溫硅溶液的盛裝容器石英坩堝必須具有以下性能
1、成分相近，純度高，耐高溫溶液的侵蝕性好，與多晶硅不發(fā)生反應(yīng)從而不污染制品。2、熱膨脹系數(shù)小，熱震穩(wěn)定性好。3、抗高溫變形性能好。4、體積密度高，機械強度大。5、石英坩堝的銅、鎳、鉻、錳、鋅、硼等有害化學(xué)元素小于1X10 —6，原料的料性、顆
粒分布和顆粒形狀等要與石英玻璃坩堝生產(chǎn)工藝相匹配。國內(nèi)現(xiàn)有石英原料生產(chǎn)廠因沒有該檔原料的生產(chǎn)工藝而無法生產(chǎn)石英玻璃坩堝。 目前高質(zhì)量的半導(dǎo)體產(chǎn)品大多依靠進口，原因是生產(chǎn)半導(dǎo)體材料的高純石英玻璃質(zhì)量不過關(guān)。解決這個問題的關(guān)鍵，是要提高我國石英玻璃的質(zhì)量和產(chǎn)量，而提高石英玻璃質(zhì)量和產(chǎn)量的前提是必須有高純度的石英原料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種石英玻璃原料的提純方法，該生產(chǎn)方法是在傳統(tǒng)石英玻璃原料生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，利用石英原礦的物理和化學(xué)性能進行提純的一種生產(chǎn)方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是該提純方法包括水淬一破碎篩分一磁選一整形一浮選 —純化一物理選一改性處理一清洗一干燥一檢驗包裝，其中具體步驟為
水淬根據(jù)石英原礦的晶體大小調(diào)整水淬爐的爐溫在600°c -1200°c ； 破碎篩分用破碎機械和篩分機械對水淬后的石英石進行破碎和篩分； 磁選磁選機采用高強磁去除石英中包裹的磁性礦物，磁選機的磁場強度大于12000 高斯；
整形用超聲波整形控制石英顆粒的顆粒形狀與粒徑分布范圍；
浮選；利用各種礦物的比重不同，采用浮選液選出非石英顆粒；
純化在動態(tài)處理機內(nèi)加入表面活化劑和浮選后石英顆粒，充分?jǐn)嚢?，去除石英表面雜質(zhì)；
物理選采用工頻電選或光電選去除純化后石英顆粒中的電性包裹體； 改性處理在物理選后的石英顆粒中摻入化學(xué)元素改善其料性達到提純，當(dāng)鋁氧化物少于0. 0001%時需摻入鋁氧化物，鋁氧化物的摻入量為0. 0001%-0. 05% ；
清洗用高純水清洗改性后石英顆粒至中性，清洗用高純水電阻為0. 5兆歐-15兆歐； 干燥用高溫爐對清洗后的石英顆粒進行干燥，干燥爐溫度為600°C -1200°C ； 檢驗包裝根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求檢驗并包裝合格品。其中，初次清洗時用大于0. 5兆歐的純水沖洗，二次以后清洗時高純水逐次提高至15兆歐。其中，干燥大顆粒時用低溫干燥，溫度600°C-700°C;干燥小顆粒時用高溫干燥，溫度 700°C -1200°C。本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1、依據(jù)石英過程，水淬是利用溫差的變化使石英的晶型轉(zhuǎn)變，晶型轉(zhuǎn)變后的石英顆粒沿雜質(zhì)邊縫爆碎，有利于雜質(zhì)暴露和破碎；
2、初次清洗時用大于0.5兆歐的純水沖洗，二次以后清洗時高純水逐次提高至15兆歐，節(jié)約用水量；
3、干燥大顆粒時用低溫干燥，6000C -700 °C，干燥小顆粒時用高溫干燥， 7000C -1200°C，采用不同溫度節(jié)約用電。4、本發(fā)明的提純方法工藝簡單，操作容易，提純徹底，效果顯著，節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)解決方案，這些實施例不能理解為是對技術(shù)方案的限制。實施例1 調(diào)整水淬爐爐溫在60(TC對石英礦水淬；水淬后破碎、篩分，再用磁場強度> 12000高斯的磁選機對石英顆粒進行磁選；磁選后的石英顆粒用超聲波整形控制石英顆粒的顆粒形狀；在石英顆粒整形后繼續(xù)進行浮選；浮選后的石英顆粒在動態(tài)處理機內(nèi)充分?jǐn)嚢杓兓コ⒈砻骐s質(zhì)；純化后表面清潔的石英顆粒用工頻電選去除石英顆粒中的電性包裹體；分析石英顆粒中的鋁元素含量，當(dāng)鋁元素含量在0. 001%時，摻入鋁原素 0. 049%改性，調(diào)整鋁元素總量在0. 05% ；改性后的石英顆粒用電阻大于0. 5兆歐的純水清洗，再逐步用電阻為15兆歐的高純水清洗至中性；采用600°C的高溫爐對清洗后的石英顆粒進行干燥；根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求檢驗干燥后石英顆粒并包裝合格品。用以上提純方法可以生產(chǎn)出銅、鎳、鉻、錳、鋅、硼等有害化學(xué)元素小于1X10 —6的太陽能級硅單晶用石英坩堝原料。實施例2:調(diào)整水淬爐爐溫在90(TC水淬；水淬后經(jīng)破碎、篩分，再用磁場強度 ^ 12000高斯的磁選機對石英顆粒進行磁選；磁選后的石英顆粒用超聲波整形控制石英顆粒的顆粒形狀；在石英整形后繼續(xù)進行浮選；浮選后的石英顆粒在動態(tài)處理機內(nèi)充分?jǐn)嚢杓兓?，去除石英表面雜質(zhì)；純化后表面清潔的石英顆粒用光電選去除石英顆粒中的電性包裹體；分析石英顆粒中的鋁元素含量，當(dāng)鋁元素含量在0. 00 時，摻入鋁原素0. 048%改性，調(diào)整鋁元素總量在0. 05% ；改性后石英顆粒在清洗機內(nèi)用電阻大于0. 5兆歐的純水清洗，再逐步用電阻為15兆歐的高純水清洗至中性；采用900°C高溫爐對清洗后的石英顆粒進行干燥；根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求檢驗干燥后石英顆粒并包裝合格品。用以上生產(chǎn)方法可以生產(chǎn)出銅、 鎳、鉻、錳、鋅、硼等有害化學(xué)元素小于1X10 —6的太陽能級硅單晶用石英坩堝原料。
實施例3:調(diào)整水淬爐爐溫1200°C水淬；水淬后經(jīng)破碎、篩分，再用磁場強度 ^ 12000高斯的磁選機對石英顆粒進行磁選；磁選后的石英顆粒用超聲波整形控制石英顆粒的顆粒形狀；在石英整形后繼續(xù)進行浮選；浮選后的石英顆粒在動態(tài)處理機內(nèi)充分?jǐn)嚢杓兓?，去除石英表面雜質(zhì)；純化后表面清潔的石英顆粒用工頻電選去除石英顆粒中的電性包裹體；分析石英顆粒中的鋁元素含量，當(dāng)鋁元素含量在0. 0155%時，摻入鋁原素0. 0345% 改性，調(diào)整鋁元素總量在0. 05% ；改性后石英顆粒用電阻大于0. 5兆歐的純水清洗，再逐步用電阻為15兆歐的高純水清洗至中性；采用1200°C高溫爐對清洗后的石英顆粒進行干燥； 根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求檢驗干燥后石英顆粒并包裝合格品。用以上生產(chǎn)方法可以生產(chǎn)出銅、鎳、 鉻、錳、鋅、硼等有害化學(xué)元素小于1X10 —6的太陽能級硅單晶用石英坩堝原料。
權(quán)利要求
1.一種石英玻璃原料的提純方法，該提純方法包括水淬一破碎篩分一磁選一整形一浮選一純化一物理選一改性處理一清洗一干燥一檢驗包裝，其特征在于具體步驟如下水淬根據(jù)石英原礦的晶體大小調(diào)整水淬爐的爐溫在600°C -1200°C ； 破碎篩分用破碎機械和篩分機械對水淬后的石英石進行破碎和篩分； 磁選磁選機采用高強磁去除石英中包裹的磁性礦物，磁選機的磁場強度大于12000 高斯；整形用超聲波整形控制石英顆粒的顆粒形狀與粒徑分布范圍；浮選；利用各種礦物的比重不同，采用浮選液選出非石英顆粒；純化在動態(tài)處理機內(nèi)加入表面活化劑和浮選后石英顆粒，充分?jǐn)嚢?，去除石英表面雜質(zhì)；物理選采用工頻電選或光電選去除純化后石英顆粒中的電性包裹體； 改性處理在物理選后的石英顆粒中摻入化學(xué)元素改善其料性達到提純，當(dāng)鋁氧化物少于0. 0001%時需摻入鋁氧化物，鋁氧化物的摻入量為0. 0001%-0. 05% ；清洗用高純水清洗改性后石英顆粒至中性，清洗用高純水電阻為0. 5兆歐-15兆歐； 干燥用高溫爐對清洗后的石英顆粒進行干燥，干燥爐溫度為600°C -1200°C ； 檢驗包裝根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求檢驗并包裝合格品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石英玻璃原料的提純方法，其特征在于其中，初次清洗時用大于0. 5兆歐的純水沖洗，二次以后清洗時高純水逐次提高至15兆歐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石英玻璃原料的提純方法，其特征在于其中，干燥大顆粒時用低溫干燥，溫度600°C -700°C ；干燥小顆粒時用高溫干燥，溫度700°C -1200°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種石英玻璃原料的提純方法，該提純方法包括水淬→破碎篩分→磁選→整形→浮選→純化→物理選→改性處理→清洗→干燥→檢驗包裝。本發(fā)明的提純方法工藝簡單，操作容易，提純徹底，效果顯著，節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號C01B33/12GK102515175SQ201110407110
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者李廷華, 洪璐, 金小寧 申請人:東?？h金孚石英制品有限公司